浅谈公路路基不均匀沉降的原因与处治措施

摘要:基础建设决定上层建设,没有设计合理和施工牢固的地基,就不可能有“万丈高楼平地起”的高楼大厦。就公路、路面和路基的关系而言,路基可以说是公路的骨架、路面的支撑,因而,路基的建造质量好坏将决定了整条公路的质量,更是决定了路面所能负载车辆的期限,也就是决定了路面的有效使用期。坚固、稳定的路基在公路建设中的作用就不言而喻了。

关键词:路基;沉降;原因

中图分类号:TU434文献标识码:B文章编号:1009-9166(2010)017(C)-0100-01

一、从实践总结产生路基不均匀沉降有以下几个方面

填方路基沉降的因素很多,如荷载大小、土的性质、土层分布及土的应力历史等。大量的调查研究表明,路基不均匀沉降是多方面因素综合作用的结果。归纳起来,填方中路基不均沉降模式有以下几种:

1、路堤填料不均匀。在公路施工过程中,对填料、级配很难得到有效的控制,填料常常是路堑的挖方、隧道掘进产生的废方。这些填料发生差异大、级配也相差很远。一方面,在施工过程中,如果分层碾压厚度过大,小颗粒填料和软弱物质很难得到有效压实,在荷载的长期作用下,回填料会产生不协调沉降变形。路面会产生局部沉陷,刚性路面还可能产生裂纹或缝隙。另一方面,由于回填料的性质不一样,特别是有的回填料具有膨胀,在路基排水系统局部失效后,水的渗人会使路面局部隆起。影响行车舒适度,严重的会使路面破坏。

2、路基填土压实度不足。由于压实度不足,往往导致填方路基的不均匀沉降变形,路基两侧出现纵向裂缝。路基土体压实度不足的主要原因有以下几点:(1)施工受实际条件的限制。路基施工时,天气太干燥,局部路堤填料粘土上块粉碎不足,致使路基压实度不均匀,暗埋式构造物处因构造物长度限制使路基边缘不能超宽碾压,致使路基边缘压实度不够;某些加减速道与行车道没有同步施工,当拼接处理得不好时,其拼接处也产生压实度不足的情况。(2)在填方路堤施工中,当路堤施工到一定高度以后,路堤边缘土体往往存在压实度不足问题。对于较高的填方路基,通常都要做相应的处治。土体压实度不足还会导致填土路基的侧向完全受限仅有竖向变形。实际路基土中存在有侧向变形,这种侧向变形会引起沉降。(3)由干填方土体的最佳含量控制不力,压实效果达不到。(4)考虑到施工安全和进度,使得压实或压实作用时间不足。路基压实不充分,致使路基压实度达不到要求。

3、地下水对路基不均匀沉降的影响分析。前面的分析表明,路基不均匀沉降的发生是多种因素综合作用的结果。其中,内因在于路基及地基本身,外因是车载、地下水及自重作用。在地下水的交替作用下,路基土体内含量反复变化。土体容重在一定范围内波动,更为重要的是,由毛细管张力引起负孔隙水压力可以达到相当的数值,再加上水的软化、效应,使土体产生沉降变形。路基或地基中地下水的动态牲对路基不均匀沉降有很大影响。路堤及其地基中的地下水主要补给来源有三种类型,即地下水侧向补给、降雨补给、地表水侧向补给其动态变化及潜蚀作用影响到土体中的有效应力分布、土体的结构特征和土体强度,从而导致路基的不均匀沉降。

二、解决措施

施工要求方面

根据笔者多年的施工管理经验,主要从以下一些方面进行控制与预防:

(1)严格控制填土含水量,施工时要高于最佳含水量1%―2%。压实施工时,土方含水量能尽量接近最佳含水量。避免出现压实时含水量小于最佳含水量,土粒间的作用不足,即压力不足以克服土粒间的磨擦力,土中的空气不能排除、土粒间无法靠拢,因而难以达到最大密实度;如果大于最佳含水量,又会产生由于水分过多,土粒被水膜包围而分散得过远,不能达到最大密实度。(2)分层施工摊铺厚度按90%控制。采用机械压实时、分层的最大松铺厚度,不应超过经试验确定各类土的松铺厚度的90%,从而有效控制压实度。(3)避免不利季节施工。填土的含水量过大,或冻块过多,都是造成路基不均匀沉降的直接原因。直接危害路面的使用寿命。(4)加强路基边缘压实。在土方路堤的填筑过程中,往往由于路基边缘压实困难,而忽略了边缘压实强度,需采用手扶式振动夯,从而保证路基的整体性。

三、设计方法方面

(1)强夯法。强夯法与压力灌浆法都是目前发展起来的处治路基不均匀沉降的有效措施。强夯法处治是利用大能量直接作用在被处治范围上,通过整体提高被处治体的密实度来减少不均匀沉降变形。其作用效果明显,施工速度快。但是这种方法对结构物的动力冲击较大,限制了在桥头、涵洞等部位的应用。(2)采用低等级路面过渡。采用低等级路面过渡处治不均匀I沉降是目前用得较多的处治措施,先用低等级路面铺筑,等沉降稳定后,再用罩面处理。(3)压力灌浆法。压力灌浆法利用机器施加高压,把能固化的浆液压人土体空隙,浆液凝固后把压力区范围内的土体固结,使用松散的土颗形成整体达到控制沉降,减少不均匀沉降的目的,特别是针对公路路基下软土基的处治,可以直接改善土体结构,固结土体,控制沉降。但是这种方法在实践中可行性如何,其压浆工艺、材料、适合范围等都还需要进一步研究。(4)采用桥头搭板处治桥头沉降。桥头拾板也是目前处理桥头跳车用得最普遍、最直观的手段。通过在过渡段设置一定长度的刚性搭板,一端放在桥台等人工构造物固定端处,并加设防滑锚固钢筋和在搭板上预留灌浆孔,使两个对接性质不同的路面体系在变形沉降上能平稳过渡。

作者单位:广西科文招标有限公司